计算机网络第七版第一章

第1章概述第1章概述1.1计算机网络在信息时代中的作用1.2互联网概述1.3互联网的组成1.4计算机网络在我国的发展1.5计算机网络的类别1.6计算机网络的性能1.7计算机网络的体系结构1.1计算机网络在信息时代中的作用21世纪的一些重要特征是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。网络现在已经成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。大众熟悉的三大类网络有：电信网络：提供电话、电报及传真等服务；有线电视网络：向用户传送各种电视节目；计算机网络：使用户能在计算机之间传送数据文件；发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。1.1计算机网络在信息时代中的作用随着技术的发展，网络技术相互融合：电信网络和有线电视网络都逐渐融入了现代计算机网络技术，扩大了原有的服务范围；计算机网络也能够向用户提供电话通信、视频通信以及传送视频节目的服务。从理论上讲，可以把上述三种网络融合成一种网络就能够提供所有的上述服务，这就是很早以前就提出来的“三网融合”。但实现融合并不简单，因为这涉及到各方面的经济利益和行政管辖权的问题。Internet发展自从20世纪90年代以后，以Internet为代表的计算机网络得到了飞速的发展。已从最初的教育科研网络（免费）逐步发展成为商业网络（有偿使用）。已成为全球最大的和最重要的计算机网络。是人类自印刷术发明以来人类在存储和交换信息领域中的最大变革。Internet中文译名Internet的中文译名并不统一。现有的Internet译名有两种：因特网，这个译名是全国科学技术名词审定委员会推荐的，但却长期未得到推广；互联网，这是目前流行最广的、事实上的标准译名。现在我国的各种报刊杂志、政府文件以及电视节目中都毫无例外地使用这个译名。该译名能够体现出Internet最主要的特征：由数量极大的各种计算机网络互连起来的。互连网与互联网不同的网络。互连网：指在局部范围互连起来的计算机网络。互联网：指当今世界上最大的计算机网络。Internet。“网”与互联网有时，往往使用更加简洁的方式表示互联网，这就是只用一个“网”字。例如：“上网”就是表示使用某个电子设备连接到互联网，而不是连接到其他的网络上。网民、网吧、网银（网上银行）、网购（网上购物）等。这里的“网”，一般都不是指电信网或有线电视网，而是指当今世界上最大的计算机网络Internet——互联网。什么是互联网？互联网是由数量极大的各种计算机网络互连起来而形成的网络。可以从两种不同的方面来认识互联网：互联网应用互联网工作原理与特点互联网应用绝大多数人通过使用互联网而认识了互联网。上网玩游戏看网上视频和朋友在微信上聊天在互联网上搜索和查阅各种信息利用互联网的电子邮件相互通信（包括传送各种照片和视频文件）互联网上购买各种物品在互联网上购买机票或火车票在互联网上预订酒店利用互联网进行转账或买卖股票等交易……互联网的两个重要特点互联网之所以能够向用户提供许多服务，是因为互联网具有两个重要基本特点：连通性(connectivity)使上网用户之间都可以交换信息（数据，以及各种音频视频），好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。注意，互联网具有虚拟的特点，无法准确知道对方是谁，也无法知道对方的位置。共享(Sharing)指资源共享。资源共享的含义是多方面的。可以是信息共享、软件共享，也可以是硬件共享。由于网络的存在，这些资源好像就在用户身边一样，方便使用。互联网在生活中的地位现在人们的生活、工作、学习和交往都已离不开互联网。互联网已经成为现代社会最为重要的基础设施。同时，互联网也使人们的生活方式发生了重大的变化。互联网+指“互联网+各个传统行业”。利用信息通信技术以及互联网平台，让互联网与传统行业进行深度融合，创造新的发展生态。特点：把互联网的创新成果深度融合于经济社会各领域之中，从而大大地提升了实体经济的创新力和生产力。互联网工业政务金融农业交通医疗教育互联网负面影响互联网也给人们带来了一些负面影响，例如：利用互联网传播计算机病毒利用互联网窃取国家机密和盗窃银行或储户的钱财网上欺诈在网上肆意散布谣言、不良信息和播放不健康的视频节目青少年弃学而沉溺于网络游戏等因此，必须加强对互联网的管理。1.2互联网概述1.2.1网络的网络1.2.2互联网基础结构发展的三个阶段1.2.3互联网的标准化工作1.2.1网络的网络互联网(Internet)特指Internet，起源于美国，现已发展成为世界上最大的、覆盖全球的计算机网络。计算机网络(简称为网络)由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。互连网(internetwork或internet)可以通过路由器把网络互连起来，这就构成了一个覆盖范围更大的计算机网络，称之为互连网。“网络的网络”(networkofnetworks)。1.2.1网络的网络(a)计算机网络（网络）结点链路(b)互连网（网络的网络）网络网络网络网络网络网络网络简单的网络(a)和由网络构成的互连网(b)网络图例计算机集线器路由器请注意名词“结点”在网络中，node的标准译名是“结点”而不是“节点”。虽然node有时也可译为“节点”，但这是指像天线上的驻波的节点，这种节点很像竹竿上的“节”。数据结构的树(tree)中的node应当译为“节点”。关于“云”当使用一朵“云”来表示网络时，可能会有两种不同的情况：1.云表示的网络已经包含了和网络相连的计算机。2.云表示的网络里面就只剩下许多路由器和连接这些路由器的链路，把有关的计算机画在云的外面。习惯上，与网络相连的计算机常称为主机(host)。主机互连网互连网与所连接的主机基本概念要清楚网络把许多计算机连接在一起。互连网则把许多网络通过路由器连接在一起。与网络相连的计算机常称为主机。互连网（网络的网络）网络网络网络网络网络网络网络主机主机可以是计算机，也可以是智能手机等智能机器。1.2.2互联网基础结构发展的三个阶段第一阶段：从单个网络ARPANET向互联网发展的过程。1983年，TCP/IP协议成为ARPANET上的标准协议，使得所有使用TCP/IP协议的计算机都能利用互连网相互通信。人们把1983年作为互联网的诞生时间。1990年，ARPANET正式宣布关闭。internet和Internet的区别以小写字母“i”开始的internet（互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。以大写字母“I”开始的的Internet（互联网或因特网）则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，且其前身是美国的ARPANET。internet和Internet的区别任意把几个计算机网络互连起来（不管采用什么协议），并能够相互通信，这样构成的是一个互连网(internet)，而不是互联网(Internet)。1.2.2互联网基础结构发展的三个阶段第二阶段：建成了三级结构的互联网。它是一个三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）。主干网校园网校园网校园网校园网地区网地区网校园网地区网1.2.2互联网基础结构发展的三个阶段第三阶段：逐渐形成了多层次ISP结构的互联网。出现了互联网服务提供者ISP(InternetServiceProvider)。任何机构和个人只要向某个ISP交纳规定的费用，就可从该ISP获取所需IP地址的使用权，并可通过该ISP接入到互联网。根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的IP地址数目的不同，ISP也分成为不同层次的ISP：主干ISP、地区ISP和本地ISP。主机A→本地ISP→地区ISP→主干ISP→地区ISP→本地ISP→主机B大公司公司本地ISPAB本地ISP主干ISP本地ISP本地ISP地区ISP主干ISP主干ISP地区ISP地区ISP地区ISP本地ISP本地ISPIXP本地ISP校园网校园网基于ISP的多层结构的互联网的概念示意图到2016年3月，全球已经有226个IXP，分布在172个国家和地区。但互联网的发展在全世界还很不平衡。互联网交换点IXP在全球的分布图（2016年）万维网的问世互联网已经成为世界上规模最大和增长速率最快的计算机网络，没有人能够准确说出互联网究竟有多大。互联网的迅猛发展始于20世纪90年代。由欧洲原子核研究组织CERN开发的万维网(WorldWideWeb)被广泛使用在互联网上，大大方便了广大非网络专业人员对网络的使用，成为互联网的这种指数级增长的主要驱动力。互联网的发展情况概况从1993年至2016年互联网用户数的增长情况如图所示。这里的用户是指在家中上网的人。可以看出，在2005年互联网的用户数超过了10亿，在2010年超过了20亿，而在2014年已接近了30亿。1993年至2016年互联网用户的增长情况互联网的发展情况概况年份网络数主机数用户数管理机构数198010102102100199010310510610120001051071081022005106108109103互联网的发展概况（统计到2005年）1.2.3互联网的标准化工作互联网协会ISOC互联网研究指导小组IRSG互联网研究部IRTF互联网工程部IETF互联网工程指导小组IESG…RGWG……RG…领域领域互联网体系结构研究委员会IABWGWGWG互联网的标准化工作对互联网的发展起到了非常重要的作用。成为互联网正式标准要经过三个阶段互联网草案(InternetDraft)——有效期只有六个月。在这个阶段还不是RFC文档。建议标准(ProposedStandard)——从这个阶段开始就成为RFC文档。互联网标准(InternetStandard)——达到正式标准后，每个标准就分配到一个编号STDxxxx。一个标准可以和多个RFC文档关联。所有互联网标准都以RFC的形式在互联网上发表。各种RFC之间的关系互联网草案建议标准互联网标准历史的RFC实验的RFC提供信息的RFC除了建议标准和互联网标准这两种RFC文档外，还有三种RFC文档，即历史的、实验的和提供信息的RFC文档。1.3互联网的组成1.3.1互联网的边缘部分1.3.2互联网的核心部分1.3互联网的组成从互联网的工作方式上看，可以划分为两大块：(1)边缘部分：由所有连接在互联网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。(2)核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。互联网的核心部分互联网的边缘部分主机网络路由器互联网的边缘部分与核心部分互联网的边缘部分与核心部分1.3.1互联网的边缘部分处在互联网边缘的部分就是连接在互联网上的所有的主机。这些主机又称为端系统(endsystem)。端系统在功能上可能有很大的差别小的端系统可以是一台普通个人电脑，具有上网功能的智能手机，甚至是一个很小的网络摄像头。大的端系统则可以是一台非常昂贵的大型计算机。端系统的拥有者可以是个人，也可以是单位（如学校、企业、政府机关等），当然也可以是某个ISP。端系统之间通信的含义“主机A和主机B进行通信”实际上是指：“运行在主机A上的某个程序和运行在主机B上的另一个程序进行通信”。即“主机A的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信”。简称为“计算机之间通信”。端系统之间的两种通信方式端系统之间的通信方式通常可划分为两大类：客户服务器方式（C/S方式）即Client/Server方式，简称为C/S方式。对等方式（P2P方式）即PeertoPeer方式，简称为P2P方式。1.客户服务器方式客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户服务器方式所描述